Biologie · Klasse 9–10 · aktualisiert
Natürliche Selektion: Evolution verständlich erklärt
Erbliche Unterschiede, Umwelt und Fortpflanzungserfolg erklären natürliche Selektion.
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Kurz gesagt
Natürliche Selektion verändert über Generationen die Häufigkeit erblicher Merkmale in einer Population. Unter bestimmten Umweltbedingungen haben Träger mancher Varianten im Durchschnitt mehr fortpflanzungsfähige Nachkommen. So kann etwa eine besser getarnte Färbung häufiger werden.
In einer Population unterscheiden sich Lebewesen in vererbbaren Merkmalen. Je nach Umwelt haben manche deshalb mehr fortpflanzungsfähige Nachkommen. Diese Varianten können über Generationen häufiger werden; ein einzelnes Lebewesen passt seine Gene dabei nicht absichtlich an.
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4 Abschnitte
Natürliche Selektion kann nur wirken, wenn sich die Individuen einer Population unterscheiden. Eine Population umfasst Individuen derselben Art, die zur gleichen Zeit in einem Gebiet leben und sich miteinander fortpflanzen können. Mutation und Rekombination erzeugen beziehungsweise kombinieren genetische Varianten. Dadurch können unterschiedliche Merkmalsausprägungen entstehen, zum Beispiel eine hellere oder dunklere Färbung.
Definition
Phänotyp
Der Phänotyp umfasst die beobachtbaren Merkmale eines Individuums. Die Umwelt wirkt unmittelbar auf diese Merkmalsausprägungen. Über die Fortpflanzung werden die zugrunde liegenden erblichen Varianten unterschiedlich häufig weitergegeben.
Merke: Variation entsteht nicht, weil ein Lebewesen ein bestimmtes Merkmal benötigt. Sie ist bereits vorhanden oder entsteht ungerichtet. Erst danach wirkt die Selektion.
Beispiel: Für natürliche Selektion sind drei Punkte entscheidend
- 1In einer Population gibt es unterschiedliche Merkmalsausprägungen.
- 2Mindestens ein Teil dieser Unterschiede ist erblich.
- 3Die Merkmale beeinflussen unter den herrschenden Bedingungen den Fortpflanzungserfolg.
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Natürliche Selektion verbindet erbliche Variation mit unterschiedlichen Umweltbedingungen und Fortpflanzungserfolg. Manche vererbbaren Merkmale verbessern unter den jeweiligen Bedingungen die Überlebens- oder Paarungschancen. Ihre Träger können im Durchschnitt mehr fortpflanzungsfähige Nachkommen hinterlassen; die Varianten werden in der Population häufiger. Selektion ist ein Evolutionsfaktor; auch Mutation und Rekombination tragen zur genetischen Vielfalt bei.
Ein Tier kann lange leben und dennoch geringe Fitness haben, wenn es keine Nachkommen hat. Ein Merkmal kann auch die Überlebenschance etwas senken und zugleich durch bessere Paarungschancen den Fortpflanzungserfolg erhöhen. Selektion wirkt statistisch: Ein günstiges Merkmal garantiert weder Überleben noch Fortpflanzung.
Definition
Biologische Fitness
Biologische Fitness bezeichnet den relativen Beitrag eines Individuums zum Genpool der nächsten Generation. Entscheidend ist also der Fortpflanzungserfolg, nicht Muskelkraft, Größe oder ein möglichst langes Leben allein.
Beispiel: Natürliche Selektion lässt sich als Wirkungskette erklären
- 1Variation: Individuen besitzen unterschiedliche erbliche Merkmalsausprägungen.
- 2Selektionsfaktor: Eine Umweltbedingung wirkt auf die Individuen.
- 3Unterschiedlicher Erfolg: Manche Merkmale erhöhen unter diesen Bedingungen die Überlebens- oder Paarungschancen.
- 4Fortpflanzung: Die Träger dieser Merkmale hinterlassen im Durchschnitt mehr fortpflanzungsfähige Nachkommen.
- 5Veränderung der Population: Die zugehörigen erblichen Varianten werden über Generationen häufiger.
Teste dich
Ein Selektionsfaktor ist eine Umweltbedingung, die Überlebens- oder Fortpflanzungschancen beeinflusst. Seine Wirkung auf die Merkmalsverteilung heißt Selektionsdruck. Abiotische Faktoren gehören zur unbelebten Umwelt, etwa Temperatur, Licht, Feuchtigkeit und Wind. Biotische Faktoren gehen von anderen Lebewesen aus, etwa Fressfeinden, Parasiten, Nahrungskonkurrenten und Fortpflanzungspartnern. Ein weißes Fell kann im Schnee tarnen, im dunklen Wald dagegen auffallen.
Beim Birkenspanner kommen helle und dunkle Falter vor. Auf hellen Baumstämmen können helle Falter für Fressfeinde schwerer zu erkennen sein. Verdunkeln Ruß oder Staub die Stämme, kann die dunkle Färbung besser tarnen. Die Umwelt färbt Falter dabei nicht um; sie verändert den Fortpflanzungsvorteil bereits vorhandener erblicher Varianten.
Beispiel: Modell: Flügel auf einer windigen Insel
- 1Auf einer sehr windigen Insel werden flugfähige Insekten häufiger fortgeweht. Stummelflügelige oder flügellose Varianten bleiben eher im geeigneten Lebensraum und können sich dort häufiger fortpflanzen.
- 2Der Wind ist der abiotische Selektionsfaktor. Die geringere Flugfähigkeit ist in dieser besonderen Umwelt vorteilhaft. In einem anderen Lebensraum könnte Flugfähigkeit dagegen die Nahrungssuche oder Flucht erleichtern.
Beispiel: Birkenspanner auf hellem und dunklem Untergrund
- 1Helle und dunkle Falter sind bereits als Varianten vorhanden.
- 2Fressfeinde entdecken auf dem hellen Untergrund häufiger dunkle Falter.
- 3Helle Falter überleben im Durchschnitt häufiger bis zur Fortpflanzung.
- 4Wenn die Färbung erblich ist, wird die helle Variante über Generationen häufiger.
- 5Verdunkeln Ruß oder Staub die Stämme, ändert sich der Zusammenhang. Nun können dunkle Falter besser getarnt sein und im Durchschnitt mehr Nachkommen hinterlassen. Die Merkmalsverteilung kann sich in die andere Richtung verschieben.
Merke: Nicht das Merkmal allein ist vorteilhaft, sondern das Merkmal in einer bestimmten Umwelt.
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Bei stabilisierender Selektion sind mittlere Merkmalsausprägungen gegenüber beiden Extremen begünstigt. Die Verteilung konzentriert sich stärker um die Mitte. Bei gerichteter Selektion wird eine Seite der bisherigen Verteilung begünstigt; der häufigste Merkmalswert kann sich in diese Richtung verschieben. Bei disruptiver Selektion haben beide Extreme gegenüber mittleren Ausprägungen einen Vorteil. Die Verteilung kann sich aufspalten. Welche Wirkung eintritt, hängt vom Fortpflanzungserfolg unter den jeweiligen Bedingungen ab.
Beispiel: Mittlere Flügelgröße
- 1Bei Vogelflügeln können sehr kleine Flügel das Fliegen erschweren, während extrem große Flügel ebenfalls hinderlich sind.
- 2Haben Vögel mit mittlerer Flügelgröße den höchsten Fortpflanzungserfolg, wirkt stabilisierende Selektion.
Beispiel: Dunklere Falter
- 1Werden Baumstämme dunkler und sind dunkle Birkenspanner dadurch besser getarnt, kann sich die Farbverteilung über Generationen zur dunklen Variante verschieben.
Beispiel: Zwei Nahrungsquellen
- 1In einem Lebensraum gibt es nur kleine Insekten und harte Nüsse als Nahrung.
- 2Dünne Vogelschnäbel eignen sich gut zum Insektenfang, kräftige zum Nüsseknacken.
- 3Mittlere Schnäbel sind für beide Nahrungsarten weniger geeignet.
- 4Dann können beide Extreme gegenüber der mittleren Form begünstigt sein.
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Alles auf einen Blick
Natürliche Selektion
Voraussetzung
erbliche Variation
Umweltwirkung
Selektionsfaktoren und Selektionsdruck
Ergebnis
unterschiedlicher Fortpflanzungserfolg
Population
Merkmals- und Allelhäufigkeiten verändern sich
Stabilisierend
Mitte wird begünstigt
Gerichtet
Verteilung verschiebt sich
Musteraufgabe · Schritt für Schritt
Selektion beim Birkenspanner erklären
- 1Auf hellen Baumstämmen leben helle und dunkle Birkenspanner. Vögel entdecken die dunklen Falter häufiger. Was ist bei erblicher Färbung zu erwarten?
- 2Die vorhandene Farbvariation ist erblich; die Sichtbarkeit für Fressfeinde ist der Selektionsfaktor.
- 3Helle Falter können im Durchschnitt häufiger überleben und sich fortpflanzen.
- 4Dadurch kann die helle Variante über Generationen häufiger werden. Verdunkelt der Untergrund, kann sich der Vorteil der Färbung umkehren.
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Welche Insekten haben die höhere Fitness? In einer Zeile steckt ein Fehler. Tippe sie an.
Fehler in Zeile 4Körperliche Flugleistung ist nicht mit Fitness gleichzusetzen. Richtig: Unter diesen Bedingungen haben die stummelflügeligen Tiere wegen ihres höheren Fortpflanzungserfolgs die höhere Fitness.
Lückentext
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Natürliche Selektion benötigt erbliche . Ein beeinflusst unter bestimmten Bedingungen den Fortpflanzungserfolg. Haben Träger einer Variante im Durchschnitt mehr Nachkommen, kann diese Variante über häufiger werden.
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